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关于非金属3D打印注塑模具,你所需知道的一切都在这里

有176人浏览 日期:2020-10-10放大字体  缩小字体

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 3D打印与注塑成型有很多的关系。通过本文,你可以了解为什么存在3D打印的注射模具,以及制作的工艺过程。
 
3D打印注塑模具,塑造未来
 
 
要了解什么是3D打印的注塑模具,我们从常规的注塑成型开始。
 
注射成型是塑料工业中最常见的制造工艺之一。本质上,将熔融塑料注入模具型腔中,使其在冷却时变硬,然后打开模具并取出塑料件。
 
注塑成型主要用于批量生产,因为它在设计、测试和加工方面的前期成本很高。当然,所生产的零件越多,单价就会急剧下降,这就是使用注射成型进行批量生产的原因和优势。
 
为什么要进行3D打印?
 
注塑模具本身是带有型腔的金属块,这些型腔决定了所制成产品的形状。传统上,模具是通过计算机数控(CNC)铣床设计和生产的,非常昂贵。
 
由于模具通常是由钢和铝等金属制成的,因此一旦生产出来就很难改变。因此,3D打印注塑模具提供了一种便宜而灵活的替代方案。
 
让我们看一下如何实际打印3D注射模具,利弊,3D打印注射模具的新发展,以及最后打印的技巧。
 
注意:虽然3D打印注塑模具很多人都可以做,但实际使用过程中,可能需要更多的精力和设备。当然,也可以使用专业的3D打印服务。
 
如何3D打印模具?
 
 
数据处理
 
3D打印注模与打印其他3D打印对象的方式类似:
 
注塑模具是使用CAD软件设计的,例如AutoCAD 或Fusion 360。
 
设计文件以STL格式保存,并切片成G代码。
 
使用3D打印机逐层打印模具。
 
将模具安装到金属框架中,并准备进行注塑。
 
3D打印注塑模具的材料既然已经介绍了进行3D打印注塑模具的基本过程,那么让看一下可以使用哪些材料。
 
一般来说,您需要具有高强度和刚度的产品来承受注射过程中产生的压力。而且,它将需要具有耐高温。
 
以下是用于3D打印注塑模具的几种常用材料:
 
PETG(聚对苯二甲酸乙二酯)
 
ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)
 
尼龙(又名聚酰胺)
 
PP(聚丙烯)
 
TPE(热塑性弹性体)
 
POM(聚甲醛,又名Delrin或乙缩醛)
 
可以使用SLM、SLA、FDM、材料喷射和SLS完成3D打印注塑模具 。也就是说,由于高尺寸精度和光滑的表面非常适合注塑模具,因此SLA是生产注塑模具的首选3D打印方法。
 
关于金属框架及其在注塑模具中的作用,您应该了解一件事。框架为注塑过程中产生的压力和热量提供支撑。由于金属框架可以普遍使用,因此仅模具的模芯部分需要进行3D打印,因此更改设计既轻松又灵活。但是,在整个模具进行3D打印的情况下,需要更多的材料和更长的打印时间。
 
3D打印注塑模具优点缺点
 
 
3D打印是生产注塑模具的绝佳选择,但也有其缺点。南极熊3D打印网特别提示,以下比较排除了金属3D打印模具。
 
优点
 
低成本:生产注塑模具的传统方法非常昂贵且耗时,需要模具制造商的精密机械和专业知识。而3D打印是一种更便宜的制造模具的方法。据报道,与传统技术相比,3D打印模具最多可节省80%的成本。
 
灵活性和效率: 3D打印大大减少了设计和生产时间。任何具有3D打印经验的人都可以打印模具,如果对它不满意,可以简单地调整设计并打印另一个。
 
小批量生产的适用性:采用传统方法(例如CNC铣削)制成的注塑模具的初始成本很高。因此,只有当产量足够大时,才合算。另一方面,3D打印模具的制造成本要便宜得多,而且如果没有初期高昂的前期成本,则最好使用3D打印模具来完成中小批量生产。
 
缺点
 
更长的生产时间: 由于塑料的导热系数比金属低,因此3D打印的塑料模具生产产品所需的时间更长,从而延长了整体生产时间并降低了生产率。
 
收缩:像许多其他3D打印对象一样,冷却时3D打印的注射模可能会收缩,这是3D打印中的常见问题。当需要精确尺寸时,这可能会带来问题。
 
结构完整性较弱: 大多数3D打印模具均由塑料制成,无法长时间承受高温和高压。这会导致3D打印的注塑模具在浇口和焊缝处老化。
 
3D打印注塑模具的前沿研究
 
 
我们一起来看看3D打印注塑模具领域的一些最新进展。
 
表面涂层
 
3D打印的注塑模具在高温和高压下易于降解。用保护涂层改善表面寿命是防止热降解的一种方法。在3D打印的注塑模具表面上沉积一层金属、金属硝酸盐、陶瓷和氧化物可增强其耐热性和抗撕裂性。
 
导热复合材料
 
导热率是物体导热能力的量度。金属比塑料具有更好的导热性。换句话说,金属可以比塑料更快地被加热或冷却。
 
由于3D打印注塑模具(模具)的加热和冷却阶段要比CNC模具更长,因此它们的循环时间也更长。在给定时期内只能生产较少的产品,则与传统的金属模具相比,生产成本会增加。
 
为了解决这个问题,在模具材料中加入了导热添加剂以改善注射过程。例如,可以将氮化硼添加到ABS中,将铁颗粒添加到环氧树脂中。
 
金属3D打印注射模具
 
金属具有比塑料更好的导热性,那么为什么不3D打印金属注射模呢?随着金属3D打印的最新发展,这也开始得到了大量应用。但是,3D打印金属仍然比塑料贵得多,因此前期成本仍然很高。
 
3D打印注塑模具的注意事项
 
 
在开始打印注塑模具之前,请考虑以下有用的提示:
 
打印数量:确保您知道要制作多少个产品!请记住,3D打印的注塑模具仅用于小批量生产(30到100个,具体取决于模具)。因此,如果您打算制造数千个,则可能需要考虑使用常规模具。
 
添加拔模角度:直角会使注塑零件很难从模具中脱出,因此请尝试添加2度拔模角度以使对象更容易滑出。
 
使用3D打印服务:别忘了总是有3D打印服务路线,这可以帮助您设计模具并按照自己的确切要求打印模具,而无需费力。中国国内也有不少这样的服务厂商。
 
小思考。演化经济学家卡萝塔·佩雷斯(Carlota Perez)理论,每次以技术为主导的产业周期变革,其周期大约在60年:前30年为基础技术的发明阶段,后30年为技术加速应用阶段。而从1986年美国诞生了世界上第一家生产3D打印设备的公司3D Systems起,到现在2020年,开始了后面的30年,3D打印技术开始加速应用。
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